2016.09.14.
Receptorok, szignáltranszdukció – jelátviteli mechanizmusok
Sántha Péter 2016.09.16.
www.cellsignallingbiology.org
A sejtfunkciók szabályozása - bevezetés A sejtek közötti kommunikáció fő típusai: Endokrin – Parakrin - Autokrin Szinaptikus ingerületátvitel (kémiai és elektromos szinapszisok) Réskapcsolatok (gap junctions) Kémiai hírvivő anyagok („primary messengers”) : Hormonok Neurotranszmitterek Lokális kémiai hírvivők (parakrin anyagok): citokinek, gyulladásos mediátorok, növekedési faktorok, NO, antigének stb. Membránreceptorok: Kötés: specificitás és affinitás problémája – aktiválás (konformációváltozás – „induced fit”) – jelátvitel (szignalizáció) Az aktiválódás következményei: A membránpotenciál megváltozása (pl. PSP): • Ligandfüggő ioncsatornák (ionotróp receptorok) • funkcionális kapcsoltság önálló ioncsatornákkal (metabotróp receptorok)
1
2016.09.14.
A sejtek közötti kommunikáció típusai
www.cellsignallingbiology.org
A sejtfunkciók szabályozása A sejtek közötti kommunikáció fő típusai: Endokrin – Parakrin – Autokrin – (Juxtakrin) Szinaptikus ingerületátvitel (kémiai és elektromos szinapszisok) Réskapcsolatok (gap junctions) Kémiai hírvivő anyagok („primary messengers”) : Hormonok Neurotranszmitterek Lokális kémiai hírvivők (parakrin anyagok): citokinek, gyulladásos mediátorok, növekedési faktorok, NO, antigének stb. Membránreceptorok: Kötés: specificitás és affinitás problémája – aktiválás (konformációváltozás) – jelátvitel (szignalizáció) Az aktiválódás következményei I.: A membránpotenciál megváltozása (pl. PSP): • Ligandfüggő ioncsatornák (ionotróp receptorok) • funkcionális kapcsoltság különálló ioncsatornákkal (metabotróp receptorok)
2
2016.09.14.
A dopamin kötésének molekuláris modellje a D2 metabotrop receptoron
Hatáserősség és affinitás vizsgálata: dózis – hatás görbék
ED50
Agonisták – antagonisták A ligand hatás kompetitív (Z), és nem kompetitív (Y) gátlása
3
2016.09.14.
A különböző hormonok plazmakoncentrációja pmol/l - nmol/l nagyságrend – nagy receptor affinitás!
Másodlagos hírvivő molekulák aktiválódása („second messenger system”) Funkció: Információ továbbítás az aktivált receptor molekula és a szabályozott végrehajtó (effektor) molekula között (enzimek, ioncsatornák, transzporterek, regulátorfehérjék, motoros fehérjék stb.)
Gyakoribb másodlagos hírvivő rendszerek: Intracelluláris Ca2+ cAMP (cGMP): adenilát-(guanilát-) cikláz - proteinkináz A rendszer Foszfoinozitol difoszfát (PIP2)/foszfolipáz C – proteinkináz C / Ca2+ Tirozinkinázok és katalitikus receptorok: növekedési faktorok, inzulin, ANP Nitrogénmonoxid (NO): NO receptor – guanilátcikláz Eicosanoidok – COX, lipoxigenáz, epoxigenáz (CP450)-prostaglandinok, leukotr. Intracelluláris receptorok – citoplazmatikus vagy nukleáris receptorok szteroidok, T3/T4, 1,25-OH-D3, retinoidok, NO
4
2016.09.14.
Melyek a közös jellemzők? Specificitás: szelektív ligand – receptor kötés proteinkinázok szelektív foszforilációja (specifikus foszforilációs helyek: Ser, Thr vagy Tyr oldalláncok) de:
a proteinkinázok különböző fehérjéket aktiválhatnak/inaktiválhatnak (divergencia) egy fehérje több különböző proteinkináz és más regulátor által szabályozható (konvergencia) az egyes sziganlizációs rendszerek között átfedések, kölcsönhatások lehetnek (gátlás/serkentés;, feed-back/feed-forward”) szignalizációs hálózatok
Erősítés: kaszkád rendszerek – adenilát-cikláz, proteinkinázok – enzimek: nagy mennyiségű termék – sok fehérje szabályozása Biztonság: a szignált térben és időben korlátozni kell – beépített biztonsági elemek pl.: adenilátcikláz – G-fehérje: GTP-hasítás inaktiválja az komplexet cAMP – foszfodiészterázok bontják a cAMP-t Ca2+ : Ca2+ - pumpák csökkentik az IC Ca2+ koncentrációt
Szignál felerősítés (amplifikáció) – kaszkád mechanizmusok
5
2016.09.14.
A másodlagos hírvivő rendszerek orvosi jelentősége
•
Farmakológiai célmolekulák: koffein, theofillin – foszfodiészterázok NSAID, COX2 gátlók - COX sildenafin – szelektív foszfodiészteráz gátló
•
Kórállapotok előidézése: toxinok: pertussis toxin (PTX) – Gi fehérje cholera toxin (CTX) – Gs fehérje
•
Onkogenitás: Phorbolészterek (PKC) Src (receptor-associated tyrosine kinase) – proto-onkogén Ras (Small GTP-binding protein)
Az intracelluláris kalcium szignál mint másodlagos hírvivő rendszer
www.cellsignallingbiology.org
6
2016.09.14.
www.cellsignallingbiology.org
A kalcium szignalizációs mechanizmusok „moduláris” szerveződése
vázizom Szívizom (CICR) szekretoros sejtek www.cellsignallingbiology.org
7
2016.09.14.
A kalmodulin (és más Ca-kötő fehérjék) modellje
Az intracelluláris Ca2+ forgalom (simaizomsejt) [Ca2+]iz ~10-7
VOC: Voltage Operated Calcium Channel; CCE: Capacitive Calcium Entry; CaM: Calmodulin; MLCK Myosin Light Chain Kinase
8
2016.09.14.
GPCR: G-protein coupled receptors
9
2016.09.14.
A heterotrimer G-fehérjék kapcsolatai a különbözű szignalizációs utakkal
www.cellsignallingbiology.org
G-fehérje kapcsolt receptorok – adenilát cikláz/protein kináz A útvonal
www.cellsignallingbiology.org
10
2016.09.14.
Adenilátcikláz - cAMP – proteinkináz-A rendszer
Serkentő szignál
InaktiInaktiválás
Gátló szignál
InaktiInaktiválás
Schmidt/Thews: Physiologie des Menschen 27. Auflage 1997
Adenilátcikláz - cAMP – proteinkináz-A rendszer II.
www.cellsignallingbiology.org
11
2016.09.14.
G-fehérje kapcsolt receptorok – PLC (foszfolipáz C) – DAG/IP3 útvonal
www.cellsignallingbiology.org
Foszfatidil-inozitol - foszfolipáz C – proteinkináz C rendszer Serkentő szignál PIP2: foszfoinozitolbiszfoszfát IP3: inozitoltrifoszfát DG: diacilglicerol
sejt válasz
Schmidt/Thews: Physiologie des Menschen 27. Auflage 1997
12
2016.09.14.
13
